Mitochondrial fission protein 1 in the regulation of mitochondrial quality control: A cancer perspective

Abstract

Mitochondrial quality control (MQC), a key cellular mechanism for maintaining mitochondrial integrity and function, contributes to cellular homeostasis. Mitochondrial fission protein 1 (FIS1) is located on the outer mitochondrial membrane and is closely related to MQC. FIS1 represents a critical regulatory factor in mitochondrial biogenesis, fission, fusion, and mitophagy, participates in cellular energy metabolism, and is closely associated with tumor progression in maintaining intracellular homeostasis and signal transduction. Expression levels of FIS1 differ significantly between various tumor types; its overexpression is closely related to enhanced proliferation and invasiveness of tumor cells, and its downregulation may lead to tumor cell apoptosis. While the potential role of FIS1 in cancer has been reported, gaps in knowledge regarding functional changes in different tumor microenvironments and its regulatory mechanisms remain. This review focuses on current perspectives regarding the mechanisms by which FIS1 participates in MQC, its impact on tumors, and its role in clinical diagnosis and treatment. Further research on specific mechanisms of FIS1 in tumor progression and its interactions with other signaling pathways is required to provide new targets and strategies for cancer diagnosis and treatment.

Keywords

FIS1 / mitochondria / mitochondrial quality control / tumor microenvironment / tumor phenotype

References

[1] Z. Gan, T. Fu, D. P. Kelly, R. B. Vega, Cell Res. 2018, 28, 969.

[2] N. Pfanner, B. Warscheid, N. Wiedemann, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2019, 20, 267.

[3] A. Roca-Portoles, S. W. G. Tait, Cell. Mol. Life Sci. 2021, 78, 3853.

[4] L. Chen, Y. Qin, B. Liu, M. Gao, X. Li, G. Gong, Front. Cell Dev. Biol. 2022, 10, 871357.

[5] K. A. Shepard, M. P. Yaffe, J. Cell Biol. 1999, 144, 711.

[6] A. Picca, F. Guerra, R. Calvani, C. Bucci, M. R. Lo Monaco, A. R. Bentivoglio, H. J. Coelho-Júnior, F. Landi, R. Bernabei, E. Marzetti, Int. J. Mol. Sci. 2019, 20, 805.

[7] K. Labbé, A. Murley, J. Nunnari, Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 2014, 30, 357.

[8] M. Giacomello, A. Pyakurel, C. Glytsou, L. Scorrano, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2020, 21, 204.

[9] U. K. Ihenacho, K. A. Meacham, M. C. Harwig, M. E. Widlansky, R. B. Hill, Front. Endocrinol. 2021, 12, 660095.

[10] D. Stojanovski, O. S. Koutsopoulos, K. Okamoto, M. T. Ryan, J. Cell Sci. 2004, 117, 1201.

[11] Y. Yoon, E. W. Krueger, B. J. Oswald, M. A. McNiven, Mol. Cell Biol. 2003, 23, 5409.

[12] D. I. James, P. A. Parone, Y. Mattenberger, J. C. Martinou, J. Biol. Chem. 2003, 278, 36373.

[13] J. A. Dohm, S. J. Lee, J. M. Hardwick, R. B. Hill, A. G. Gittis, Proteins 2004, 54, 153.

[14] M. Suzuki, S. Y. Jeong, M. Karbowski, R. J. Youle, N. Tjandra, J. Mol. Biol. 2003, 334, 445.

[15] A. S. Titus, E. A. Sung, D. Zablocki, J. Sadoshima, Basic Res. Cardiol. 2023, 118, 42.

[16] P. Colpman, A. Dasgupta, S. L. Archer, Cells 2023, 12, 1897.

[17] Y. H. Chiu, S. C. A. Lin, C. H. Kuo, C. J. Li, Front. Cell Dev. Biol. 2021, 9, 743892.

[18] K. A. Nolden, M. C. Harwig, R. B. Hill, J. Biol. Chem. 2023, 299, 105380.

[19] R. C. Wells, L. K. Picton, S. C. Williams, F. J. Tan, R. B. Hill, J. Biol. Chem. 2007, 282, 33769.

[20] K. Yamano, A. I. Fogel, C. Wang, A. M. van der Bliek, R. J. Youle, eLife 2014, 3, e01612.

[21] H. Xian, Q. Yang, L. Xiao, H. M. Shen, Y. C. Liou, Nat. Commun. 2019, 10, 2059.

[22] Y. C. Wong, S. Kim, W. Peng, D. Krainc, Trends Cell Biol. 2019, 29, 500.

[23] Y. N. Chen, X. Gu, X. E. Zhou, W. Wang, D. Cheng, Y. Ge, F. Ye, H. E. Xu, Z. Lv, Protein Sci. 2017, 26, 834.

[24] W. Yu, S. Sun, H. Xu, C. Li, J. Ren, Y. Zhang, Theranostics 2020, 10, 11244.

[25] T. Peng, Y. Xie, H. Sheng, C. Wang, Y. Lian, N. Xie, Free Radic. Biol. Med. 2022, 188, 185.

[26] Y. Wang, Y. Zhu, H. Cui, H. Deng, Z. Zuo, J. Fang, H. Guo, Environ. Toxicol. 2024, 39, 2208.

[27] H. Yin, X. Li, C. Wang, X. Li, J. Liu, Chem. Biol. Interact. 2024, 394, 110975.

[28] H. Du, Y. He, J. Zhu, H. Zhou, C. Shao, J. Yang, H. Wan, Biomed. Pharmacother. 2023, 157, 114075.

[29] W. Song, Q. Li, T. Wang, Y. Li, T. Fan, J. Zhang, Q. Wang, J. Pan, Q. Dong, Z. S. Sun, Y. Wang, Brain Behav. Immun. 2022, 102, 237.

[30] R. Zou, W. Shi, J. Qiu, N. Zhou, N. Du, H. Zhou, X. Chen, L. Ma, Cardiovasc. Diabetol. 2022, 21, 106.

[31] L. Tao, Z. Liu, X. Li, H. Wang, Y. Wang, D. Zhou, H. Zhang, Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis Dis. 2024, 1870, 167459.

[32] L. Xu, X. Wang, Y. Chen, L. Soong, Y. Chen, J. Cai, Y. Liang, J. Sun, Front. Immunol. 2021, 12, 638575.

[33] N. Li, Y. Li, J. Hu, Y. Wu, J. Yang, H. Fan, D. Luo, Y. Ye, Y. Gao, H. Xu, W. Hai, L. Jiang, Front. Immunol. 2022, 13, 845209.

[34] Q. Chen, Y. Wang, F. Jiao, C. Shi, M. Pei, L. Wang, Z. Gong, Histol. Histopathol. 2020, 35, 1047.

[35] A. M. Hosios, B. D. Manning, Cancer Res. 2021, 81, 4896.

[36] L. Han, S. Wang, C. Wei, Y. Fang, S. Huang, T. Yin, B. Xiong, C. Yang, Expert Rev. Mol. Med. 2021, 23, e16.

[37] D. Liu, Z. Sun, T. Ye, J. Li, B. Zeng, Q. Zhao, J. Wang, H. R. Xing, FEBS Open Bio 2021, 11, 1997.

[38] P. P. Praharaj, D. P. Panigrahi, C. S. Bhol, S. Patra, S. R. Mishra, K. K. Mahapatra, B. P. Behera, A. Singh, S. Patil, S. K. Bhutia, Cancer Lett. 2021, 498, 217.

[39] S. Pei, M. Minhajuddin, B. Adane, N. Khan, B. M. Stevens, S. C. Mack, S. Lai, J. N. Rich, A. Inguva, K. M. Shannon, H. Kim, A. C. Tan, J. R. Myers, J. M. Ashton, T. Neff, D. A. Pollyea, C. A. Smith, C. T. Jordan, Cell Stem Cell 2018, 23, 86.

[40] J. J. Phelan, F. MacCarthy, D. O’Toole, N. Ravi, J. V. Reynolds, J. O’Sullivan, Int. J. Mol. Sci. 2018, 19, 3483.

[41] H. Y. Choi, Y. Zhu, X. Zhao, S. Mehta, J. C. Hernandez, J. J. Lee, Y. Kou, R. Machida, M. Giacca, G. Del Sal, R. Ray, H. Eoh, S. M. Tahara, L. Chen, H. Tsukamoto, K. Machida, Exp. Mol. Med. 2024, 56, 461.

[42] S. Yu, W. Gao, P. Zeng, C. Chen, Z. Zhang, Z. Liu, J. Liu, Biomed. Pharmacother. 2021, 139, 111612.

[43] J. Zheng, X. Yan, T. Lu, W. Song, Y. Li, J. Liang, J. Zhang, J. Cai, X. Sui, J. Xiao, H. Chen, G. Chen, Q. Zhang, Y. Liu, Y. Yang, K. Zheng, Z. Pan, J. Exp. Clin. Cancer Res. 2023, 42, 63.

[44] W. C. Lee, S. Kopetz, I. Wistuba, J. Zhang, Ann. Oncol. 2017, 28, 2045.

[45] L. Fu, Q. Dong, J. He, X. Wang, J. Xing, E. Wang, X. Qiu, Q. Li, Oncogene 2017, 36, 2724.

[46] L. Huang, T. Luan, Y. Chen, X. Bao, Y. Huang, S. Fu, H. Wang, J. Wang, J. Cancer 2018, 9, 1017.

[47] H. Shuwen, W. Yinhang, Z. Jing, Y. Qiang, J. Yizhen, Q. Quan, J. Yin, L. Jiang, Y. Xi, Cancer Immunol. Immunother. 2023, 72, 4441.

[48] C. D. Soares, T. M. d. L. Morais, R. Carlos, O. P. de Almeida, F. V. Mariano, A. Altemani, M. G. F. de Carvalho, M. B. Corrêa, R. R. D. dos Reis, L. S. Amorim, J. Jorge, Hum. Pathol. 2019, 85, 279.

[49] C. D. Soares, T. M. de Lima Morais, F. V. Mariano, A. Altemani, M. B. Corrêa, R. R. D. d. Reis, L. S. Amorim, S. M. S. Ferreira, O. P. de Almeida, R. Carlos, J. Jorge, J. Oral Pathol. Med. 2019, 48, 373.

[50] Y. Yu, X. D. Peng, X. J. Qian, K. M. Zhang, X. Huang, Y. H. Chen, Y. T. Li, G. K. Feng, H. L. Zhang, X. L. Xu, S. Li, X. Li, J. Mai, Z. L. Li, Y. Huang, D. Yang, L. H. Zhou, Z. Y. Zhong, J. D. Li, R. Deng, X. F. Zhu, Signal Transduct Target Ther. 2021, 6, 401.

[51] Y. Liu, H. Zhang, S. Zhang, P. Su, L. Wang, Y. Li, Y. Liang, X. Wang, W. Zhao, B. Chen, D. Luo, N. Zhang, Q. Yang, Autophagy 2023, 19, 2443.

[52] I. Madhu, A. Kannan, Biochem. Biophys. Res. Commun. 2025, 761, 151735.

[53] H. M. Xu, F. Hu, Arch. Physiol. Biochem. 2022, 128, 281.

[54] X. Li, S. He, B. Ma, Mol. Cancer 2020, 19, 12.

[55] Q. Huang, H. Cao, L. Zhan, X. Sun, G. Wang, J. Li, X. Guo, T. Ren, Z. Wang, Y. Lyu, B. Liu, J. An, J. Xing, Cancer Lett. 2017, 403, 108.

[56] H. M. A. Javaid, H. Lim, S. Shin, J. Y. Huh, Arch Pharm. Res. 2022, 45, 731.

[57] W. Huang, X. Wang, H. Zhang, G. Wang, F. Xie, D. Liu, Shock 2021, 56, 412.

[58] Y. Zhong, J. Liu, D. Sun, T. Guo, Y. Yao, X. Xia, C. Shi, X. Peng, Food Funct. 2022, 13, 3660.

[59] K. Yamano, H. Kinefuchi, W. Kojima, J. Biochem. 2024, 175, 487.

[60] Y. J. Lee, S. Y. Jeong, M. Karbowski, C. L. Smith, R. J. Youle, Mol. Biol. Cell 2004, 15, 5001.

[61] I. Kaddour-Djebbar, V. Choudhary, C. Brooks, T. Ghazaly, V. Lakshmikanthan, Z. Dong, M. V. Kumar, Int. J. Oncol. 2010, 36, 1437.

[62] K. Wang, B. Long, J. Q. Jiao, J. X. Wang, J. P. Liu, Q. Li, P. F. Li, Nat. Commun. 2012, 3, 781.

[63] D. Pendin, R. Filadi, P. Pizzo, Front. Oncol. 2017, 7, 102.

[64] Q. Tang, W. Liu, Q. Zhang, J. Huang, C. Hu, Y. Liu, Q. Wang, M. Zhou, W. Lai, F. Sheng, G. Li, R. Zhang, J. Cell Mol. Med. 2018, 22, 4474.

[65] B. Teng, T. Feng, W. Li, Z. Wang, Neoplasma 2021, 68, 334.

[66] A. Zhao, L. Maple, J. Jiang, K. N. Myers, C. G. Jones, H. Gagg, C. McGarrity-Cottrell, O. Rominiyi, S. J. Collis, G. Wells, M. Rahman, S. J. Danson, D. Robinson, C. Smythe, C. Guo, Cell Death Dis. 2024, 15, 881.

[67] D. Karimi, N. Pedram, F. Kakaei, M. Asadi, E. Poursaei, T. A. Kermani, J. Gastrointest. Cancer 2022, 53, 466.

[68] A. Ferreira-da-Silva, C. Valacca, E. Rios, H. Pópulo, P. Soares, M. Sobrinho-Simões, L. Scorrano, V. Máximo, S. Campello, PLoS One 2015, 10, e0122308.

[69] A. Parameyong, K. Charngkaew, P. Govitrapong, B. Chetsawang, J. Pineal Res. 2013, 55, 313.

[70] S. Fan, W. X. Chen, X. B. Lv, Q. L. Tang, L. J. Sun, B. D. Liu, J. L. Zhong, Z. Y. Lin, Y. Y. Wang, Q. X. Li, X. Yu, H. Q. Zhang, Y. L. Li, B. Wen, Z. Zhang, W. L. Chen, J. S. Li, Cancer Lett. 2015, 362, 183.

[71] W. Chen, N. Wang, G. F. Xu, G. Bao, H. T. Jiang, M. D. Wang, Biomed. Pharmacother. 2018, 107, 1230.

[72] X. Jin, X. Zheng, F. Li, B. Liu, H. Li, R. Hirayama, P. Li, X. Liu, G. Shen, Q. Li, Radiother. Oncol. 2018, 129, 75.

[73] S. Yuan, J. Almagro, E. Fuchs, Nat. Rev. Cancer 2024, 24, 274.

[74] X. Li, J. Tie, Y. Sun, C. Gong, S. Deng, X. Chen, S. Li, Y. Wang, Z. Wang, F. Wu, H. Liu, Y. Wu, G. Zhang, Q. Guo, Y. Yang, Y. Wang, J. Exp. Clin. Cancer Res. 2024, 43, 273.

[75] J. Li, Y. Ye, Z. Liu, G. Zhang, H. Dai, B. Zhou, Y. Li, Q. Zhao, J. Huang, J. Feng, S. Liu, P. Ruan, J. Wang, J. Liu, M. Huang, X. Liu, S. Yu, Z. Liang, X. Gou, G. Zhang, N. Chen, C. Di, Q. Xia, J. Pan, R. Feng, Q. Cai, S. Su, Nat. Cancer 2022, 3, 453.

[76] N. N. V. Radharani, A. S. Yadav, R. Nimma, T. V. S. Kumar, A. Bulbule, V. Chanukuppa, D. Kumar, S. Patnaik, S. Rapole, G. C. Kundu, Cancer Cell Int. 2022, 22, 122.

[77] B. Zheng, Y. Wang, B. Zhou, F. Qian, D. Liu, D. Ye, X. Zhou, L. Fang, J. Adv. Res. 2025, 69, 125.

[78] H. Martini, J. F. Passos, FEBS J. 2023, 290, 1186.

[79] L. A. Sena, S. Li, A. Jairaman, M. Prakriya, T. Ezponda, D. Hildeman, C. R. Wang, P. Schumacker, J. Licht, H. Perlman, P. Bryce, N. Chandel, Immunity 2013, 38, 225.

[80] C. Glorieux, X. Xia, Y. Q. He, Y. Hu, K. Cremer, A. Robert, J. Liu, F. Wang, J. Ling, P. J. Chiao, P. Huang, Redox Biol. 2021, 38, 101780.

[81] F. Du, L. h. Yang, J. Liu, J. Wang, L. Fan, S. Duangmano, H. Liu, M. Liu, J. Wang, X. Zhong, Z. Zhang, F. Wang, J. Transl. Med. 2023, 21, 345.

[82] J. Shi, J. Yu, Y. Zhang, Z. Li, L. Gong, S. Dong, R. Mu, Exp. Ther. Med. 2018, 16, 2735.

[83] Z. Zhou, C. Qu, P. Zhou, Q. Zhou, D. Li, X. Wu, L. Yang, J. Exp. Clin. Cancer Res. 2024, 43, 158.

[84] R. M. Balliet, C. Capparelli, C. Guido, T. G. Pestell, U. E. Martinez-Outschoorn, Z. Lin, D. Whitaker-Menezes, B. Chiavarina, R. G. Pestell, A. Howell, F. Sotgia, M. P. Lisanti, Cell Cycle 2011, 10, 4065.

[85] X. Wang, Y. Qu, J. Ji, H. Liu, H. Luo, J. Li, X. Han, Int. Immunopharmacol. 2024, 143, 113470.

[86] Y. Chen, X. Zhang, H. Yang, T. Liang, X. Bai, Biomed. Pharmacother. 2023, 163, 114762.

[87] X. Zhang, M. Lao, H. Yang, K. Sun, Y. Dong, L. He, X. Jiang, H. Wu, Y. Jiang, M. Li, H. Ying, X. Liu, J. Xu, Y. Chen, H. Zhang, R. Zhou, J. Gao, X. Bai, T. Liang, Autophagy 2024, 20, 1314.

[88] X. Zhou, Y. Jiang, Y. Wang, L. Fan, Y. Zhu, Y. Chen, Y. Wang, Y. Zhu, H. Wang, Z. Pan, Z. Li, X. Zhu, R. Ren, Z. Ge, D. Lai, E. Y. Lai, T. Chen, K. Wang, P. Liang, L. Qin, C. Liu, C. Qiu, M. Simons, L. Yu, Circ. Res. 2023, 133, 508.

[89] S. An, Y. Yao, H. Hu, J. Wu, J. Li, L. Li, J. Wu, M. Sun, Z. Deng, Y. Zhang, S. Gong, Q. Huang, Z. Chen, Z. Zeng, Cell Death Dis. 2023, 14, 457.

[90] S. Herkenne, O. Ek, M. Zamberlan, A. Pellattiero, M. Chergova, I. Chivite, E. Novotná, G. Rigoni, T. B. Fonseca, D. Samardzic, A. Agnellini, C. Bean, G. Di Benedetto, N. Tiso, F. Argenton, A. Viola, M. E. Soriano, M. Giacomello, E. Ziviani, G. Sales, M. Claret, M. Graupera, L. Scorrano, Cell Metab. 2020, 31, 987.

[91] L. Mele, M. la Noce, F. Paino, T. Regad, S. Wagner, D. Liccardo, G. Papaccio, A. Lombardi, M. Caraglia, V. Tirino, V. Desiderio, F. Papaccio, J. Exp. Clin. Cancer Res. 2019, 38, 160.

[92] S. Carbajo-Pescador, R. Ordoñez, M. Benet, R. Jover, A. García-Palomo, J. L. Mauriz, J. González-Gallego, Br. J. Cancer 2013, 109, 83.

[93] S. Xu, J. Liao, B. Liu, C. Zhang, X. Xu, Mol. Biol. Rep. 2024, 51, 717.

[94] T. Nakajo, T. Katayoshi, N. Kitajima, K. Tsuji, Biochem. Biophys. Res. Commun. 2024, 731, 150371.

[95] D. Crosby, S. Bhatia, K. M. Brindle, L. M. Coussens, C. Dive, M. Emberton, S. Esener, R. C. Fitzgerald, S. S. Gambhir, P. Kuhn, T. R. Rebbeck, S. Balasubramanian, Science 2022, 375, eaay9040.

[96] E. Kilgour, D. G. Rothwell, G. Brady, C. Dive, Cancer Cell 2020, 37, 485.

[97] L. Li, D. Cai, H. Zhong, F. Liu, Q. Jiang, J. Liang, P. Li, Y. Song, A. Ji, W. Jiao, J. Song, J. Li, Z. Chen, Q. Li, L. Ke, Exp. Ther. Med. 2022, 23, 307.

[98] C. P. Hsiao, D. Wang, A. Kaushal, L. Saligan, Cancer Nurs. 2013, 36, 189.

[99] R. Abo Elwafa, M. Gamaleldin, O. Ghallab, Cancer Genet. 2019, 233-234, 84.

[100] Y. Tian, Z. Huang, Z. Wang, C. Yin, L. Zhou, L. Zhang, K. Huang, H. Zhou, X. Jiang, J. Li, L. Liao, M. Yang, F. Meng, PLoS One 2014, 9, e84150.

[101] G. M. Ashraf, S. Chatzichronis, A. Alexiou, G. Firdousi, M. A. Kamal, M. Ganash, Front. Aging Neurosci. 2022, 14, 893018.

[102] M. S. P. Sant'Ana, C. V. B. L. de Cáceres, L. A. Lima, C. D. Soares, R. Radhakrishnan, R. S. Gomez, P. A. Vargas, F. P. Fonseca, J. Oral Pathol. Med. 2022, 51, 702.

[103] Z. Zhang, L. Liu, S. Wu, D. Xing, FASEB J 2016, 30, 466.

[104] O. C. Losón, Z. Song, H. Chen, D. C. Chan, Mol. Biol. Cell 2013, 24, 659.

[105] X. Qi, N. Qvit, Y. C. Su, D. Mochly-Rosen, J. Cell Sci. 2013, 126, 789.

[106] Y. H. Liou, J. Personnaz, D. Jacobi, N. H. Knudsen, M. M. Chalom, K. A. Starost, I. C. Nnah, C. H. Lee, JCI Insight 2022, 7, e150041.

[107] X. Yu, P. Ren, R. Yang, H. Yue, Q. Tang, C. Xue, Nutr. Cancer 2024, 76, 529.

[108] K. A. Wilkinson, C. Guo, Autophagy 2022, 18, 1743.

[109] L. Rios, S. Pokhrel, S. J. Li, G. Heo, B. Haileselassie, D. Mochly-Rosen, Nat. Commun. 2023, 14, 4356.

[110] L. D. Popov, J. Cell Mol. Med. 2022, 26, 3323.

[111] Y. L. Deng, R. Liu, Z. D. Cai, Z. D. Han, Y. F. Feng, S. H. Cai, Q. B. Chen, J. G. Zhu, W. D. Zhong, Asian J. Androl. 2022, 24, 540.

[112] R. Coombes, BMJ 2019, 365, l1934.

[113] X. Lin, J. Li, G. Yin, Q. Zhao, D. Elias, A. E. Lykkesfeldt, J. Stenvang, N. Brünner, J. Wang, H. Yang, L. Bolund, H. J. Ditzel, Breast Cancer Res. 2013, 15, R119.

[114] T. Tian, X. Lv, G. Pan, Y. Lu, W. Chen, W. He, X. Lei, H. Zhang, M. Liu, S. Sun, Z. Ou, X. Lin, L. Cai, L. He, Z. Tu, X. Wang, B. A. Tannous, S. Ferrone, J. Li, S. Fan, Clin. Cancer Res. 2019, 25, 3673.

RIGHTS & PERMISSIONS

2025 The Author(s). Interdisciplinary Medicine published by Wiley-VCH GmbH on behalf of Nanfang Hospital, Southern Medical University.